小型磁选态铯原子钟性能测试数据的统计与分析

LIP Cs-3000是一种国产的小型磁选态铯原子钟,在时频计量、卫星导航等领域获得应用。对近期交付的LIP Cs-3000性能测试数据进行统计与分析,得到了准确度的分布与范围,同时得到了峰谷比、信噪比、Ramsey线宽等指标的分布。从理论上估计了铯原子钟输出信号的稳定度指标范围,验证了该范围与实际测量相符。同时对电子倍增器电压每日增幅进行了统计,结合装铯量给出了LIP Cs-3000铯钟倍增器寿命的分布。统计与分析结果不仅有助于磁选态铯钟的性能提高,也有助于其他小型铯原子钟的性能提升。

小型磁选态铯原子钟产品化进展

本文介绍了磁选态铯原子钟产品化进展情况,包括人们广泛关注的产品的性能指标测试、可靠性保证及寿命评估等,提出了铯束管采用单束束光学和电路采用了数字化技术是实现性能指标的基本保证;给出了产品化初期出现的一些故障现象及解决措施,以及为进一步提高可靠性开展的环境适应性试验;并讨论了电子倍增器寿命评估方法,提出寿命评估公式,对铯钟的寿命给出了评估结果。最后提出了产品化过程中还需要进一步探索的问题,不仅对磁选态铯原子钟的产品化有帮助,而且对光抽运铯钟甚至其他种类原子钟的产品化亦有参考价值。

磁选态铯原子钟弱信号直接采样方法研究

磁选态铯原子钟的输出频率与铯束管输出的弱电流信号有关,影响其频率稳定度。为了提高其频率稳定度技术指标,在对磁选态铯原子钟主伺服电路弱信号压频转换(V-F)和模/数(A/D)直接采样对比的基础上,设计了基于DSP28335芯片的A/D直接采样电路,利用CAN总线通信技术与主控CPU板进行通信,实现整钟闭环锁定的方案。通过试验与被测磁选态铯原子钟现有压频转换法进行对比,结果表明,所设计的A/D直接采样法较压频转换法减小了磁选态铯原子钟相对频率偏差范围,改善了短期频率稳定度,具有实用价值。

国外空间原子钟发展研究

空间原子钟包括磁选态原子钟、脉冲光抽运原子钟、相干布居囚禁原子钟、离子阱原子钟和冷原子钟。文章介绍了这5类空间原子钟的发展情况,其中:磁选态原子钟是当前卫星导航系统广泛采用的空间原子钟;脉冲光抽运原子钟已经在美国GPS-3卫星上应用;相干布居囚禁原子钟是脉冲光抽运原子钟的一种特例,其优势在于体积小、质量小、功耗低;离子阱原子钟具有很高的精度,目前其天稳定度已经达到10^(-17);冷原子钟基于近绝对零度下原子的物理特性和量子光学测量技术,具有极高的准确度和稳定度,发展与应用前景广阔。分析了空间原子钟的发展趋势,如激光冷却、量子频率光学测量与环境控制,将成为空间原子钟发展的支撑性关键技术。针对我国空间原子钟的发展现状和技术水平,提出了挖掘现有原子钟潜力、瞄准原子钟前沿技术等建议。

5071A铯原子钟的铯束管替代研究

铯原子钟是罗兰C系统建立和维持高精度时间系统的关键设备,其性能直接影响所建立系统的准确性和稳定性。本文比较了美国5071A磁选态铯原子钟铯束管10890A与国产4510A磁选态铯束管的各个接口,对工作原理、技术特点、主要技术指标和测试结果进行了分析。